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在高性能計(jì)算（HPC）領(lǐng)域，CPU和GPU等核心芯片的先進(jìn)封裝（如2.5D/3D集成）帶來了前所未有的集成度，同時(shí)也使失效分析（FA）面臨巨大挑戰(zhàn)。

連續(xù)性開路（Continuity OPEN）故障，特別是隱藏在復(fù)雜的凸點(diǎn)（Bump）和RDL（重布線層）中的缺陷，往往難以被傳統(tǒng)方法快速定位。

本文基于NVIDIA芯片失效分析的一個(gè)案例，詳細(xì)展示FA工程師如何利用EOTPR（電光太赫茲脈沖反射計(jì)）的“二分法搜索”策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU封裝開路失效的精準(zhǔn)、非破壞性定位，并最終確認(rèn)物理根因。 

一、故障提報(bào)與初步分析

問題來源：一顆在封裝質(zhì)量認(rèn)證（Package Qual）階段被提交的CPU。

失效模式：在ATE（自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備）的連續(xù)性測(cè)試中，目標(biāo)信號(hào)引腳表現(xiàn)為開路（OPEN）。

初步判斷：這種開路故障通常意味著信號(hào)路徑上的物理斷裂，可能發(fā)生在封裝基板、凸點(diǎn)或芯片接口。由于故障發(fā)生在Qual階段，懷疑與封裝工藝或環(huán)境應(yīng)力有關(guān)。

傳統(tǒng)方法的局限性：面對(duì)這種開路故障，傳統(tǒng)的故障定位（FI）方法如EMMI（光子發(fā)射顯微鏡）或Thermal（熱成像）往往束手無策。

EMMI：主要依賴于電流流過缺陷點(diǎn)產(chǎn)生的光子發(fā)射。對(duì)于完全開路的故障，電流路徑被切斷，無法產(chǎn)生有效的光子信號(hào)。

Thermal/OBIRCH：主要依賴于電流流過缺陷點(diǎn)產(chǎn)生的熱或芯片金屬走線鏈路阻抗變化。對(duì)于封裝缺陷導(dǎo)致的開路故障，無法產(chǎn)生有效的熱點(diǎn)或金屬走線阻抗變化。

因此，F(xiàn)A團(tuán)隊(duì)需要一種能夠在不依賴電流的情況下，精確測(cè)量信號(hào)路徑電學(xué)不連續(xù)性的非破壞性工具。

二、EOTPR介入：二分法搜索的精準(zhǔn)制導(dǎo)

NVIDIA的FA團(tuán)隊(duì)果斷引入了EOTPR（電光太赫茲脈沖反射計(jì)），利用其高分辨率TDR特性，對(duì)故障引腳進(jìn)行電學(xué)特征分析。

EOTPR的原理優(yōu)勢(shì)：EOTPR通過發(fā)射太赫茲脈沖并測(cè)量其在信號(hào)路徑上的反射波形，來識(shí)別阻抗不連續(xù)點(diǎn)。

高分辨率：EOTPR的分辨率可達(dá)10微米以下，足以區(qū)分先進(jìn)封裝中不同層級(jí)（RDL、Bump、硅中介層）的微小不連續(xù)性。

脈沖響應(yīng)：相比傳統(tǒng)TDR的階躍響應(yīng)，EOTPR的脈沖響應(yīng)能更清晰地識(shí)別阻抗變化點(diǎn)。

實(shí)施二分法搜索（Binary Search）：針對(duì)開路故障，F(xiàn)A團(tuán)隊(duì)采用了EOTPR的二分法搜索策略，以裸基板（Bare Substrate）的波形作為分離點(diǎn)。

裸基板波形：提供了封裝基板本身的電學(xué)基線。

失效單元波形：包含了故障點(diǎn)的反射特征。

局部放大：

通過對(duì)比，EOTPR波形清晰地顯示，阻抗不連續(xù)性發(fā)生在裸基板波形之后，但在硅芯片內(nèi)部電路之前。這一結(jié)果將故障區(qū)域精準(zhǔn)隔離到了芯片/封裝接口，即凸點(diǎn)（Bump）或RDL區(qū)域。

EOTPR的價(jià)值：這一非破壞性分析結(jié)果，避免了對(duì)整個(gè)封裝進(jìn)行破壞性分析的風(fēng)險(xiǎn)，將FA工程師的注意力直接聚焦到最可疑的接口區(qū)域。

三、根因確認(rèn)：3D Xray與物理驗(yàn)證

在EOTPR的精準(zhǔn)制導(dǎo)下，F(xiàn)A團(tuán)隊(duì)隨后進(jìn)行了PFA。最終分析確認(rèn)在die pad處存在異常。

結(jié)論：這一物理缺陷與EOTPR檢測(cè)到的高阻抗不連續(xù)性完美吻合，證實(shí)了開路故障的物理根源。

根因：從芯片金屬走線熔融推測(cè)，芯片可能經(jīng)受了EOS，然后導(dǎo)致焊盤燒毀開路。

四、專業(yè)對(duì)比：EOTPR與其他故障定位技術(shù)的協(xié)同與差異

EOTPR并非要取代所有傳統(tǒng)FA工具，而是作為一種互補(bǔ)且高效的電學(xué)分析手段，尤其在處理先進(jìn)封裝中的高頻、高阻抗不連續(xù)性故障時(shí)，展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

總結(jié)： EOTPR在這類完全開路的故障中，提供了不可替代的非破壞性定位能力，極大地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)熱/光子定位技術(shù)的盲區(qū)，是先進(jìn)封裝FA流程中不可或缺的“外科手術(shù)刀”。